地球化学复习要点

地球化学复习要点 1太阳系的元素丰度特征 答①原子序数较低的元素区间，元素丰度随原子序数增大呈指数递减，而在原子序数较大 的区间（Z45）各元素丰度值很相近；②原了序数为偶数的元素其丰度大大高于相邻原了 序数为奇数的元素。具有偶数质子数（P）或偶数中子数（N）的核素丰度总是高于具有奇 数P或N的核素，这一规律称为Oddo-Harkins （奥多--哈根斯）法则，亦即奇偶规律；③ H和He是丰度最高的两种元素，这两种元素几乎占了太阳中全部原子数目的98；④与 He相邻近的Li、Be和B具有很低的丰度，属于强亏损的元素，而O和Fe呈现明显的峰， 为过剩元素；⑤质量数为4的倍数（即a粒了质量的倍数）的核素或同位素具有较高丰度。 此外还有人指出，原子序数（Z）或中子数（N）为“幻数”（2、8、20、50、82和126等） 的核素或同位素丰度最大。例如，4He （Z2, N2）、160 （Z8, N8）、40Ca （Z20, N20）和140Ce （Z58, N82）等都具有较高的丰度。 2为什么碳质球粒陨石可以作为太阳系的初始物质的代表 答因为阿伦德（Allende）碳质球粒陨石（1969年陨落于墨西哥，CIII型）以及其他碳质 球粒陨石（尤其是C I型）中的非挥发性元素丰度几乎与太阳气中观察到的非挥发性元素丰 度完全一致。 3地壳元素丰度的研究方法都有哪些 答目前应用比较广泛的有①陨石类比法；②地球模型和陨石的类比法；③地球物理类比 法等。 4地球体系中元素的赋存形式都有哪些 答（1）独立矿物。指形成能够用肉眼或显微镜下进行矿物学研究的颗粒，粒径大于 0.001mm,并且可以用机械的或物理的方法分离出单矿物。（2）类质同象形式。也称结构混 入物，由于参加主要元素矿物晶格，用机械的或化学的方法不易使二者分离，欲使其分离， 只有破坏原矿物的晶格。（3）超显微非结构混入物。也称超显微包体或机械混入物等，颗粒 小于0.001mm，其主要物征是不占据矿物的晶位置，因此是独立化合物，但又不形成可以进 行矿物学研究的颗粒。（4）吸附状态。元素以离子或化合物分子形式被胶体颗粒表面、矿物 晶面、解理面所吸附，这利种元素存在形式为一种非独立化合物形式。 5元素的地球化学迁移 答地壳中的元素互相结合组成各种矿物、岩石等，对于其元素的整个历史来看，只是一个 暂时的片断，它是在某个物理化学条件下，元素相对稳定、相对静止的一个暂时形式。随着 地壳物质的不断运动和物理化学环境的改变，这种相对稳定性将遭到破坏，元素将以各种方 式发生活化转移，并以一种新的形式再相对稳定下来。元素在自然界（地壳）的这种作用就 称为元素的地球化学迁移。 定义元素从一种赋存状态转变为另一种赋存状态，并经常伴随着元素组合和分布上的变化 及空间上的位移。 根据水溶液中分散质点的大小，元素在水溶液中迁移的基本形式可分为三种。①溶液分散 质点是以单分了或离了状态存在，质点直径小于10-6mmo②胶体溶液中的质点由许多分 子微粒构成，质点直径10-3-10-6mmo③悬浮物呈极细粒岩屑和矿屑，靠浮力和粘滞力悬浮 于水中，其质点直径大于10-3mm,而较粗粒的悬浮物沿水体底部拖曳，跳跃而搬运。 6氧化障和还原障 答自然界氧化还原反应对变价元素的迁移、共生和沉淀有重要的控制作用。自然界氧化还 原反应使元素变价，造成元素性质截然改变，导致元素原有的迁移状态在短距离内发生沉 淀，这种现象称为氧化障或还原障。 例如煌斑岩中大量低价离子Fe2和Mr*,它是一个良好的还原障 U6 2Fe2 一 U4 2Fe3 I UC2（沥青铀矿） 7戈尔德施密特的元素地球化学分类 答戈尔德施密特以其提出的地球起源和内部构造的假说为基础，根据化学元素的性质与其 在各地球层圈内分配关系将元素分为亲石元素、亲铜元素、亲铁元素和亲气元素四类①亲 石元素，离子最外层具有2个或8个电子，呈惰性气体型稳定结构，与0、F、C1亲和力强, 多组成氧化物或含氧盐，特别是硅酸盐，形成大部分造岩矿物，并主要集中在岩石圈；②亲 铜元素，离了最外层具有18个电了的铜型结构，与S、Se、Te亲和力强，多形成硫化物和 复杂硫化物；③亲铁元素，离了最外层具有8〜18个电了的过渡型结构，与O及S的亲和 力均较弱，主要集中在地球深部的铁镣核中；④亲气元素，原子最外层具有8个电子，化学 活动性较差，主要呈原子或分子状态集中在地球的大气圈中。此外，戈尔德施密特还划分出 亲生物元素（主要是C、N、H、0、P、B等），这些元素多富集在生物圈中。 8为什么微量元素能够提供更多的地球化学信息 答微量元素可以作为地质一地球化学作用的示踪剂，其特色之处就是能近似定量地解决问 题，使实际资料与模型设计结合起来。因此，它们在解决当代地球化学的基础理论问题，如 天体、地球、生命和元素的起源，为人类提供充足资源和良好生存环境等方面正发挥着重 要作用。微量元素在地球系统中不是独立存在的，它们与各种地球物质的地质过程相联系。 微量元素参与各种地球化学作用，作用过程中体系物理化学状态的转变，作用物质的质量迁 移，能量的输运与动量的传递等，必然在微量元素组成上打上作用随时间演化的烙印。为此, 通过观察、捕捉微量元素提供的地球化学作用的时空信息，可用来解释各种复杂的地质作用 的原因和条件，追踪作用演化历史，使为地球科学基础理论的发展。 9元素分配系数的获得方法和相应方法的优缺点 答根据能斯特定律，分配系数应有两部分组成平衡体系中固相（结晶相）和液相（基质） 的微量元素浓度。为了测得两相中的微量元素浓度，计算分配系数，目前常用的有两种方法 即直接测定法和实验测定法。①直接测定法是直接测定地质体中两种平衡共存相的微量元 素浓度，再按能斯特分配定律计算出分配系数。斑晶代表熔体结晶过程中形成的矿物，基 质代表熔体相。②实验测定法其思路是用化学试剂合成不同成分（与天然岩浆成分相似）的 玻璃物质；或者直接采用天然物质（如拉斑玄武岩）作为实验初始物质，使一种矿物和熔体, 或者两种矿物达到平衡，并使微量元素在两相中达到溶解平衡，然后测定该元素在两相中浓 度，得出分配系数。实验测定分配系数的方法，虽在某些方面有一定的改善，但仍难于证明 是否达到平衡以及难于选纯矿物，再加上实验过程中为了精确测定微量元素，其元素的浓度 远远高于自然体系，这些都是目前尚未解决的问题。 10同位素等时线法定年的前提条件 答1）应有适当的半衰期，这样才能积累起显著数量的子核，同时母核也未衰变完。如果 半衰期太长，就是经过漫长的地质历史也积累不起显著数量的了核；如果半衰期太短，没有 多久母核几乎衰变完了。 2）所测定同位素的衰变常数的精度能满足要求。 3）放射性同位素应具有较高的地壳丰度，在当前的技术条件下，能以足够的精度测定它 和它所衰变的了体含量。 4）矿物、岩石结晶时，只含某种放射性同位素，而不含与之有蜕变关系的了体或虽含部 分子体，其数量亦是可以估计的。 5）保存放射性同位素的矿物或岩石自形成以后一直保持封闭系统，即没有增加或丢失放 射性同位素及